Antena Horn Sektoral Bidang E

1. Bentuk

Antena horn sektoral bidang-E adalah antena celah (aperture antenna) berbentuk piramida yang mulutnya melebar sejajar dengan arah bidang listrik (E) dengan berbasis saluran pandu gelombang (waveguide). Antena horn sektoral bidang-E yaitu antenna horn berbentuk persegi. Dimensi pelebaran ini dinyatakan dengan b1. Antena ini dicatu oleh saluran pandu gelombang persegi (rectangular waveguide) dengan dimensi penampang a x b (a = panjang penampang; b = lebar penampang). Dimensi dari bidang medan magnet sama dengan panjang penampang saluran pandu gelombang. Antena jenis ini umumnya dioperasikan pada frekuensi gelombang mikro (microwave) di atas 1.000 MHZ. Pengarahan radiasi (directivity) dari antena ini selain tergantung dari dimensi saluran pandu gelombangnya, juga pelebaran mulut horn ke arah medan listrik-nya (jarak dari ‘virtual apex’ ke bidang aperture-nya = R dan panjang pelebaran bidang aperture ke arah medan listrik = B), hingga mencapai akumulasi ‘pase error’ yang domain untuk menghasilkan harga pengarahan radiasi yang optimum.

           

Gambar 1.1  Antena horn sektoral bidang E

 

1.2  Geometri antena horn sektoral bidang E

2.    Karakteristik

                                   

Pola radiasi antena horn

Pola radiasi suatu antena didefinisikan sebagi suatu pernyataan secara grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena (pada medan jauh) sebagian fungsi dari arah itu adalah pointing vektor, maka ia disebut sebagai Pola Daya (Power Pattern).

 

Dengan melihat pola radiasinya, antenna Horn digolongkan sebagai antenna directional yang memancar dengan pengarahan.

Pengukuran Gain

Pada pengukuran gain diperlukan antena standar untuk membandingkannya. Sektoral bidang-E sama seperti pengukuran pola radiasi, hasil pengukuran tertinggi akan dibandingkan dengan antena standar. Untuk menghitung gain pada pengukuran dapat menggunakan rumus berikut :

Gt(dB) = Pt(dBm) – Ps(dBm) + Gs(dBi)

Directivity Antena

Directivity suatu antena dapat diperkirakan dengan menggunakan pola radiasi yang dihasilkan pada pengukuran pola radiasi bidang-E dan bidang-H. Sudut tersebut dapat dicari dengan menggunakan gambar pola radiasi. Dengan menandai titik -3dB pada pola radiasi kemudian menarik sudut pada titik tersebut.

Persamaan untuk menghitung directivity dapat menggunakan rumus :

 

dimana :

θH: sudut pada titik setengah daya bidang- H (radian)

θE: sudut pada titik setengah daya bidang-E (radian)

Efisiensi Antena

Perhitungan efisiensi antena dapat dihasilkan dengan membandingkan gain pada antena dan directivity. Persamaan untuk menghitung efisiensi dapat menggunakan rumus

 

3.    Perancangan

Sebagai informasi antena horn ini beroperasi pada frekuensi 2,3 GHz. Disini untuk proses perancangan ini yang pertama kali yang dilakukan adalah merancang dimensi waveguide yaitu dimensi a dan b. Penekanan tersebut adalah memiliki polarisasi ganda yaitu polarisasi linier horizontal dan vertikal. Karena memiliki dua buah polarisasi dimensi a dan b yang sama sehingga menyebabkan karakteristik antara bidang-E dan bidang-H yang hampir sama. Untuk mengetahui berapa besar dimensi a yang di gunakan maka kita melihat tabel yang merupakan standart internasional tentang waveguide.  Di dalam tabel tersebut terdapat dua dimensi yaitu waveguide bagian dalam dan juga bagian luar, itu digunakan bila terdapat dimensi luar dan dalam karena harus di gabung dengan peralatan yang lainnya, jika tidak yang dibutuhkan hanya dimensi dalamnya saja.

Perancangan Dimensi antena Berdasarkan Perhitungan

Untuk mencari nilai dari panjang gelombang maka selanjutnya mencari nilai dari panjang gelombang g (λg) dengan menggunakan rumus sebagai berikut.

 

Coupling daya terhadap antena ada 2 buah, coupling vertikal dan coupling horisontal, dengan jarak ¼ λg terhadap dinding short circuited. Sedangkan dari coupling daya menuju ke pelebaran mulut antena dengan jarak ½ λg.

Untuk dimensi pelebaran mulut dari pada antena horn membuat dua buah dimensi yang digunakan untuk perbandingan yaitu dengan panjang dari R = 2λ dan R = 3λ. Untuk nilai daripada Ae dan Ah, di karenakan memiliki dua buah polarisasi selain dimensi weveguide a dan b yang sama maka berlaku juga pada Ae dan Ah nilainya juga sama karena karakteristik antara bidang-E dan bidang-H hampir mendekati sama Dimensi pelebaran antena 1 dengan panjang R=2λ. Besarnya panjang R ditunjukkan pada persamaan 3 sebagai berikut: R = 2λ = 26 cm

R = 2λ = 26 cm

Maka akan didapatkan antena horn seperti berikut

 

4.    Aplikasi

Antena horn merupakan antena yang paling banyak dipakai dalam sistem komunikasi gelombang mikro karena mempunyai gain yang tinggi, VSWR yang rendah, lebar pita (bandwidth) yang relatif besar, tidak berat, dan mudah dibuat.

Antena horn digunakan secara luas, diantaranya sebagai elemen penerima untuk radio astronomi, tracking satelit, serta sebagai pencatu pada reflektor antena parabola. Jenis antena horn yang sering dipakai dalam praktek adalah antena horn piramida. Horn dapat dianggap sebagai bumbung (pandu) gelombang yang dibentangkan sehingga gelombang-gelombang di dalam pandu tersebut menyebar menurut suatu orde tertentu dan akan menghasilkan suatu distribusi medan melalui mulut horn sehingga dapat dianggap sebagai sumber radiasi yang menghasilkan distribusi medan melalui suatu luasan tangkap. Amplitudo dan fase medan pada bidang mulut horn tergantung pada jenis dan mode gelombang catu yang masuk ke horn melalui pandu gelombang dan tergantung pada sifat-sifat horn.